lente gravitacional

History

Einstein predijo la curvatura de la luz en 1915, y en 1937 Fritz Zwicky sugirió que las galaxias podían actuar como lentes gravitacionales. La primera lente real se observó en 1979: el cuásar doble Q0957+561.

How it works

Un cuerpo masivo curva el espacio-tiempo a su alrededor, como una bola pesada hunde un colchón. La luz, al viajar por el espacio curvado, rodea el obstáculo y se enfoca en distintos puntos, creando imágenes inusuales.

History

Einstein predijo la curvatura de la luz en 1915, y en 1937 Fritz Zwicky sugirió que las galaxias podían actuar como lentes gravitacionales. La primera lente real se observó en 1979: el cuásar doble Q0957+561.

How it works

Un cuerpo masivo curva el espacio-tiempo a su alrededor, como una bola pesada hunde un colchón. La luz, al viajar por el espacio curvado, rodea el obstáculo y se enfoca en distintos puntos, creando imágenes inusuales.

History

La idea de la desviación de la luz por un cuerpo masivo se discutió desde el siglo XVIII, pero en el marco de la teoría newtoniana. En 1915, Einstein dedujo el valor correcto del ángulo de desviación (el doble del newtoniano). En 1919, la expedición de Eddington confirmó la desviación durante un eclipse solar. En los años 30, Fritz Zwicky propuso usar la lente gravitacional de cúmulos de galaxias como 'telescopios'. El primer sistema múltiple (cuásar doble) fue encontrado en 1979 por Dennis Walsh y colegas. Hoy es una herramienta clave para la cosmología, por ejemplo, en los cartografiados del Observatorio Vera Rubin.

How it works

Según la relatividad general, las ecuaciones de Einstein describen la curvatura del espacio-tiempo. La luz se mueve a lo largo de geodésicas nulas, y su trayectoria se describe con un índice de refracción efectivo n = 1 - 2Φ/c², donde Φ es el potencial gravitatorio. El ángulo de desviación para una masa puntual es: α = 4GM/(c²ξ), donde ξ es el parámetro de impacto. Cuando el emisor, la lente y el observador están alineados, se produce un anillo de Einstein con radio angular θ_E = sqrt((4GM)/(c²) * (D_ls)/(D_l D_s)), donde D son distancias. Para una distribución de masa, la lente produce distorsiones con las que se construye un mapa de la densidad de materia, incluida la oscura.

Open problems & fun facts

¿Se puede distinguir entre materia oscura caliente y fría mediante lentes a pequeña escala?; ¿Cuál es la naturaleza de la lente a muy gran escala que afecta al fondo cósmico de microondas?; ¿Existen agujeros negros primordiales que puedan detectarse por microlente?; ¿Cómo modelar correctamente potenciales de lente complejos con subestructura?

💡 ¡La lente gravitacional ayudó a encontrar la lejana estrella Earendel, cuya luz viajó casi 13 mil millones de años! ¡Un cúmulo de galaxias la amplificó miles de veces!